Agua Fisico Quimico

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PRINCIPAIS PROCESSOS FSICO-QUMICOS UTILIZADOS NO TRATAMENTO DE EFLUENTES

Precipitao e polieletrlitos, etc.)

co-precipitao

(alumnio,

ferro,

Troca-Inica (resina catinica e aninica) Adsoro (alumina, carvo ativado, outros) Separao pro membranas (osmose reversa, ultrafiltrao e eletrodilise) Oxidao Qumica (oznio, perxido de hidrognio, cloro) Tratamento eletroltico

PROCESSOS FSICO-QUMICOS PARA TRATAMENTO DE EFLUENTES

PROCESSO

AGENTE

CONDIES

COMENTRIOS

Coagulao

Al2(SO4)3 x 18 H2O FeSO4 x 7 H2O Fe(SO4) 3; FeCl 3

pH 4 a 8 pH 4 a 12 Polieletrlitos e cal so adicionados

Fosfatos e arsenatos so reduzidos a 0,05 mg/L

Abrandamento

Ca(OH)2 e Na2CO3

pH 11 e adio de coagulantes

Remoo de Ca e Mg a 15 mg/L de dureza. Slica e fluoreto tambm removidos

Hidrxido, sulfeto e carbonato (precipitao)

Ca(OH)2 , NaOH Na2S

Ajuste de pH

Metais pesados podem ser removidos a 0,01 mg/L

Precipitao Qumica

Coagulao comea no instante em que so adicionados os coagulantes

gua e dura fraes de segundo. Consiste em reaes fsica e qumicas(entre coagulantes, a superfcie das partculas, algumas substncias qumicas presentes na gua, principalmente as que conferem alcalinidade e a prpria gua)

Floculao fenmeno atravs do qual as partculas j desestabilizadas chocam-se umas com as outras para formar cogulos maiores. Considerar: aplicao do produto de forma uniforme, em toda a massa; no tempo mais curto e com grande velocidade de agitao no incio e lenta no final

A coagulao/floculao, pode ser realizada com maior eficincia com ouso de polieletrlitos.

Principais coagulantes, Floculantes e Auxiliares Sulfato de Alumnio Fcil transporte e manejo, custo baixo, produzido em vrias regies brasileiras e utilizado em faixa de pH entre 5,0 a 8,0 til no tratamento de guas com pH elevado (8,5 a 11) til no tratamento de guas coloridas e cidas (pH 5,0 a 11) Produz bons flocos em amplo intervalo de pH (5,0 a 11) Juntamente com a cal, empregado no abrandamento de guas, pH de 6,0 a 8,5

Sulfato Ferroso

Sulfato Frrico

Cloreto Frrico

Aluminato de Sdio e Sulfato de Alumnio

Precipitao Qumica

Clarificao de guas para efetuar a clarificao de uma gua, primeirodeve ocorrer a neutralizao das cargas negativas da matria em suspenso e a aglutinao das partculas para que as mesmas se tornem maiores e possam sedimentar rapidamente.

+

++++++ ++++++

=

Quando se adiciona coagulantes gua (sulfato de alumnio, sulfato ferroso ou frrico), estes reagem com a alcalinidade natural da gua, ou adicionada, para formar hidrxidos de alumnio ou ferro

Precipitao Qumica

Reaes com a alcalinidade natural:Al2(SO4)3 x 18 H2O + 3Ca(HCO3)2 2 Al(OH3) + 3CaSO4 + 6CO2 + 18H2O

2 FeSO4 x 7 H2O + 2 Ca(HCO3)2 + O2 Fe(OH)3 + 2 CaSO4 + 4 CO2 + 6 H2O

2 FeSO4 x 7 H2O + 3 Ca(HCO3)2 + Cl2 Fe(OH)3 + 2 CaSO4 + CaCl2 + 6CO2 + 7 H2O

Fe2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 2Fe(OH)3 + 2 CaSO4 + 6CO2

Precipitao Qumica

Reaes com a alcalinidade adicionada:

Al2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 4 H2O 2 Al(OH)3 + 3 NaSO4 + 3CO2 + H2OAl2(SO4)3 x 18 H2O + 3 Ca(OH)2 3 CaSO4 + 2 Al(OH)3 + 18 H2O Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 2 Fe(OH)3 + 3 CaSO4 Fe2 (SO4)3 + 3 Na2CO3 + 4 H2O 2Fe(OH)3 + 3Na2SO4 + 3 CO2 + H2O

Os hidrxidos formados possuem cargas (+), onde estes polmeros neutralizam as cargas (-) dos colides em suspenso, encapsulando-os dentro de sua estrutura floculenta. Os flocos densos, precipitam, deixando a gua praticamente livre de turbidez.

Precipitao Qumica

++

+

+ + Al(OH)3

-+

--

-

+

+

-

-

=

+ +

+ +

- - - -

Precipitao Qumica - Abrandamento

Dureza a propriedade decorrente da presena de metaisalcalinos terrosos e resulta da dissoluo de minerais do solo e de rochas e dos resduos industriais. Concentrao total de sais de clcio e de magnsio, expressa em carbonato de clcio (mg/L). Classes: (expressa em mg CaCO/L) guas moles (< 50; moderadamente moles entre 50 a 100; levemente duras de 100 a 150; moderadamente duras de 150 a 250; duras de 250 a 350; e muito duras > 350)

Precipitao Qumica - Abrandamento

Abrandamento ou amolecimento, consiste na remoo totalou parcial de Ca e Mg, geralmente na forma de bicarbonatos, sulfatos e cloretos. Se introduzir uma gua em caldeira rica nesses compostos ocorrer incrustaes (uso em caldeiras

de baixa presso e processos qumicos industriais).Processos de abrandamento:

(1) a cal sodada frio e quente e com variao com fosfatotrissdio (mono ou di); (2) troca catinica

Cal Sodada e variaes - Abrandamento

Aplicados em gua com dureza muito alta (> 150 ppm de CaCO3), podendo reduzir a 15 a 30 ppm aplicado frio e 5 a

15 ppm quando aplicado quente.

Neste processo injetado soluo de cal (CaO) e soda ash (Na2SO4) gua a ser abrandada. Ca(HCO3) + Ca(OH)2 2CaCO3 + 2 H2O Mg(HCO3)2 + 2 Ca(OH)2 Mg(OH)2 + 2 CaCO3 + 2H2O

Cal Sodada e variaes - Abrandamento

MgCO3 + Ca(OH)2 Mg(OH)2 + CaCO3MgSO4 + Ca(OH)2 Mg(OH)2 + CaSO4

CaSO4 + Na2CO3 CaCO3 + Na2SO4A reao abaixo mostra que o CO2 presente nas guas, consome uma certa quantidade de cal: CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O

Cal Sodada e variaes - Abrandamento

A temperatura tem um certo efeito no processo de abrandamento deguas, sendo mais efetiva quando realizada quente do que frio O efluente do processo da cal sodada quente tratado com fosfato para reduzir a dureza final da gua para 1 ppm. CaCO3 + 2Na3PO4 Ca3 (PO4)2 + 3 Na2CO3 MgCO3 + 2 NaOH Mg(OH)2 + Na2CO3 Quando se necessita de uma gua com dureza praticamente zero, deve-se tratar por troca catinica

DESMINERALIZAO DE GUA

gua bruta Contm sais minerais dissolvidos

CaCO3 CaCl2 CaSO4 Ca(HCO3)2 MgCO3 MgCl2 MgSO4 NaCl Na2SO4 KCl SiO2 CO2 Fe

Processos Fsico-Qumicos (Troca-Inica)

Resinas so polmeros ou copolmeros de compostosorgnicos (fenis, aldedos, estirenos e derivados de vinil)

Os trocadores de ons atuais so constitudos de polmerosinsolveis, durante os quais o processo de obteno se adicionam grupos ativos cidos ou bsicos, obtendo-se polmeros apropriados para troca de ctions e outros para troca de nions.

Usada em processo de abrandamento e desmineralizao(remoo total dos ons presentes na gua)

Processos Fsico-Qumicos (Troca-Inica)

Resinas de trocas de ctions classificada como fortementecida, podendo atuar como trocadores de ctions, H e Na+. Pode trabalhar com gua com qualquer pH, suporte temperatura de at 95C quando em meio alcalino e at 120C em meio neutro.+

Resinas de trocas de nions so resinas orgnicas do tipo fenolformaldedo ou poliestireno, ao qual conferida propriedade de troca inica pela introduo de grupos bsicos (forte caracterizadas por apresentar grupo amnio quaternrio e reter on OH; ou fraco contendo grupo nitrognio ativo dos tipos NH2 por exemplo).

Processos Fsico-Qumicos (Troca-Inica)

Troca Catinica2 R Na + Ca+2 R2Ca + 2 Na+ Onde R representa uma resina polimrica (poliestireno) com um grupo -SO3 ativo na superfcie. A resina regenerada utilizando-se uma soluo de NaCl de acordo com a reao acima. O envenenamento destas resinas geralmente devido presena de argila, ferro, material hmico e slica.

Ordem de Preferncia: Ra+2

> Ba Mn+2

+2

> Pb

+2

, Sr

+2 +

, Ca

+2 +

> Ni > K

+2 +

> Cu

+2 +

> Co

+2

> Zn+

+2

>

> UO2

+2

> Ag

> Cs

> NH4

> Na

+

> Li

Processos Fsico-Qumicos (Troca-Inica)

Troca Aninica:RCl + NO3 RNO3 + Cl-

Ordem de preferncia:

HCrO4 - > CRO4> HAsO4

2-

> ClO4 - > SeO42-

2-

> SO4

2-

> NO3 - > Br - > HPO4

2-

2-

> SeO3

> CO3

2-

> CN - > NO2 - > Cl - > H2PO4 - >-

HCO3 - > OH - > CH3COO - > F

Desmineralizao - Deionizao

Ca, Mg, Na (bicarbonatos) Ca, Mg e Na (cloretos, sulfatos, nitratos) Silicatos Oxignio dissolvido Gs carbnico Hidrxido de Amnio Afluente Efluente gua e oxignio dissolvido cidos: carbnico, sulfrico, clordrico, ntrico, silcico; e oxignio dissolvido

Resina catinicaR-H

Resina aninicaR - OH

Processos Qumicos (Oxidao Qumica)

A oxidao qumica o processo no qual eltrons so removidos de uma substncia ou elemento, aumentando o seu estado de oxidao.Na maioria dos casos, a oxidao de compostos orgnicos, embora seja termodinamicamente favorvel, de cintica lenta. Assim, a oxidao completa geralmente invivel sob o ponto de vista econmico. Uma das grandes vantagens da oxidao qumica frente a outros tipos de tratamento a ausncia de subprodutos slidos (lodo), bem como a produo de CO2 e H2O como produto final. Matria orgnica Agente oxidante CO2 e H2O

Legislao - Clorao

A Portaria 36 do Ministrio da Sade especifica a concentrao mnima de CRL em qualquer ponto da rede de distribuio o valor de 0,2 mg/L, mas ela no estabelece o valor mximo permitido para a CRL. OMS estabelece 5 mg/L um valor para CRT e no perigoso sade e para ocorrer desinfeco efetiva o residual de cloro livre dever ser maior que 0,5 mg/L, aps 30 min de contato e pH < 8,0

Compostos passveis de serem oxidadosAlta reatividade Mdia reatividade Baixa reatividade

Fenis aldedos Aminas aromticas Tilcool e tioter Sulfetos, cianetos e dissulfeto de carbono Cromo (VI)

lcoois A